合成复频波方法提升超透镜成像质量的原理示意图。
本报讯（记者甘晓）来自香港大学、国家纳米科学中心和英国帝国理工学院等机构的研究人员展开合作，提出多频率组合复频波激发超透镜成像理论机制，通过虚拟增益抵消本征损耗，成功将超透镜成像分辨率提高约一个量级。该研究成果近日在线发表于《科学》。
“超透镜”概念最早由帝国理工学院教授John Pendry于2000年首次提出。根据理论预测，超透镜能够超越传统光学成像分辨率极限，实现亚波长级别的微观结构和生物分子的更好观测。然而，超透镜的本征损耗一直是该领域长期存在的关键科学问题，限制了成像分辨率的进一步提升及其应用发展。
为解决这一问题，由香港大学教授张霜、张翔，国家纳米科学中心研究员戴庆以及John Pendry组成的国际科研团队开展联合攻关。据张霜介绍，他们针对光学损耗提出一种实用的解决方案，即借助多频率组合的复频波激发获得虚拟增益，进而抵消光学体系的本征损耗。
作为验证，研究人员把该方案应用到超透镜成像机制，理论上实现了成像分辨率的显著提升。最后，他们进一步借助微波频段双曲超构材料的超透镜实验进行了论证，获得了与理论预期一致的良好成像效果。
戴庆团队则基于长期对原子制造技术下的高动量极化激元的积累，创制了基于合成复频波的碳化硅声子极化激元超透镜，最终实现了超透镜成像分辨率约一个量级的提升。
科研人员介绍，合成复频波技术是一种克服光子学系统本征损耗的实用方法，不仅在超透镜成像领域有卓越表现，还可以扩展到光学的其他领域，包括极化激元分子传感和波导器件等。该方法还可以针对不同的系统和几何形状进行定制化应用，为提高多频段光学性能、设计高密度集成光子芯片等提供了一条潜在途径。
“这是一个普适的方法，可以拓展到其他波动体系来弥补损耗问题，如声波、弹性波以及量子波等。”张翔说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adi1267
帝国理工学院
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